基于ABAQUS的某商用车前门轻量化性能优化仿真研究

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【汽车轻量化在线】基于ABAQUS的某商用车前门轻量化性能优化仿真研究

何帆影

（江西五十铃汽车有限公司 产品开发技术中心，江西 南昌 330010）

摘 要：文章基于有限元法，采用ABAQUS软件，对某商用车前门系统轻量化方案进行了CAE模态分析，抗凹分析及安全分析，分析结果显示，轻量化Opt1方案性能结果相较基础方案接近，减重效果显著。

关键词：商用车；前门；轻量化

1 引言

随着国家经济复苏快速发展，商用车销量得到迅猛增长，由于其经济性和便利性，已经成为运输货物的必然选择[1]。前门系统，作为独立综合的转动部件，是白车身系统结构重要组成部分之一，其性能直接决定白车身性能优劣，而轻量化是目前汽车行业的竞争高地，故研究前门系统轻量化，具有重要的经济和社会价值[2-3]。

本文基于有限元法，采用ABAQUS软件，对某商用车前门系统轻量化方案进行了CAE模态分析，抗凹分析及安全分析，分析结果显示，轻量化Opt1方案性能结果相较基础方案接近，减重了2.5kg，效果显著。

2 前门CAE轻量化模态分析2.1 后桥系统有限元模型

本文采用Hyperworks软件，对某商用车前门系统进行建模，网格尺寸大小5mm，钣金材料为DC系列，基础方案为圆管防撞梁，Opt1方案为方管热成型防撞梁，重量减轻1.2kg，Opt2方案为基于Opt1方案基础上取消下端辅助件，重量减轻2.5kg，FEA模型如图1所示。

2.2 前门系统CAE轻量化模态分析

经Hypermesh建模后，采用Abaqus软件对前门系统轻量化方案进行模态分析，对比其前二阶模态频率和振型，如图2所示，三个方案的振型一致。

图1 某商用车前门FEA模型

图2 前门模态分析结果

表1为上述三个方案模态分析结果汇总表，基础方案，Opt1方案和Opt2方案1阶频率分别为24.65Hz，24.64Hz和24.62Hz，而2阶频率分别为34.31Hz，34.32Hz和33.19Hz，由结果可知，三个方案模态振型一致，模态频率影响很小。

表1 前门模态分析结果表

3 前门CAE轻量化抗凹分析

本文采用ABAQUS软件，对前门基础方案及轻量化方案进行了CAE抗凹分析，抗凹加载位置如图3所示加载点1，刚性压头直径为25mm，约束铰链处及门锁处全自由度，加载按照Step1：采用直径25mm的刚性压头进行加载，压头处施加150N与外板垂直方向载荷，Step2：采用直径25mm的刚性压头进行加载，压头处施加至400N与外板垂直方向载荷，Step3：卸载400N，分析卸载后的加载点变形量。评价标准为加载150N，最大位移小于8mm，并且400N卸载力后，残余变形小于0.7mm。

图3 前门抗凹加载位置说明

本文按照上述工况，进行了前门CAE轻量化抗凹分析，得到如图4分析结果，加载150N，基础方案，Opt1方案，Opt2方案最大位移分别为5.72mm，4.54mm，4.63mm，加载400N后卸载，基础方案，Opt1方案，Opt2方案残余塑性变形位移为0.6mm，0.661mm，0.663mm，结果显示Opt1方案轻量化效果显著。

图4 前门CAE抗凹分析结果

4 前门CAE轻量化安全分析

本文按照GB对某商用车进行了正碰和侧碰CAE分析，图5为不同前门方案整车正碰分析结果，显示不同前门方案，整车变形基本相同，A柱未折弯变形，整车的B柱下部底板处的加速度曲线基本相同。

图5 整车正碰CAE分析结果

图6 整车侧碰CAE分析结果

图6为不同前门方案整车侧碰分析结果，显示不同轻量化方案，整车变形基本相同，Opt1方案侵入量最小。

5 结论

本文基于有限元法，采用ABAQUS软件，对某商用车前门系统轻量化方案进行了CAE模态分析，抗凹分析及安全分析，分析结果显示，轻量化Opt1方案性能结果相较基础方案接近，减重了2.5kg，效果显著。

fawmat

谢谢楼主分享

qccl

谢谢楼主分项！！

FAW

好文章，顶